固态电池无疑是2017年全球电池领域最热的一个技术名词
来源：宝鄂实业
2019-04-27 17:41
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虽然研发产业化持续升温，但受固/固界面稳定性和金属锂负极可充性两大问题的制约，真正的全固态锂金属负极电池还没有成熟，但是以无机硫化物作为固态电解质的锂离子电池出现突破。
总体看固态电池发展的路径，电解质是从液态、半固态、固液混合到固态，最后到全固态。至于负极，会是从石墨负极，到硅碳负极，我们国家现在正在从石墨负极向硅碳负极转型，最后有可能到金属锂负极，但是目前还存在技术不确定性。
目前固态电池国内有多家研究机构和产业单位在做，包括中科院青岛能源所、宁波材料所，物理所等，也包括宁德时代新能源、中航锂电等。最近宁波材料所跟赣锋锂业合作的固态电池计划2019年量产。
所谓“全固态锂电池”是一种在工作温度区间内所使用的电极和电解质材料均呈固态，不含任何液态组份的锂电池，所以称之为是“全固态电解质锂电池”。全固态锂电池，这个词每一个字都不能少、不能变，比方说“全固态”跟“固态”是不一样的，“锂电池”和“锂离子电池”不是一个概念。
全固态锂电池又分成全固态锂一次电池和全固态锂二次电池，一次电池已经有用的。全固态锂二次电池又分成全固态锂离子电池和锂金属电池。所谓全固态金属锂电池，就是它的负极用的是锂金属，我们国内这类产品现在负极用的是碳、硅碳或者钛酸锂。
全固态锂电池有几个潜在的技术优势：
1安全性高。没有有机溶剂作为电解质引发电解液燃烧问题。
2 能量密度高。固态电解质解决了电解液泄漏问题，体积比能量高。
3 正极材料选择的范围宽。因为负极是锂金属，正极不含锂都可以，电解质的电压窗口会更宽，比能量也可以提高。
4 系统比能量高。由于电解质无流动性，可以方便地通过内串联组成高电压单体，利于电池系统成组效率和能量密度的提高。
全固态锂电池存在的问题：
1固态电解质材料的离子电导率偏低。现在有三种固态电解质，分别是聚合物、氧化物、硫化物。聚合物电解质电池要加热到60度，离子电导率才上来，电池才能正常工作。我们目前要突破的是硫化物的固态电解质。
2 固/固界面接触性和稳定性差。液体跟固体结合很容易渗透进去。但是固体和固体接触性和稳定性就不是太好了，。硫化物电解质虽然锂离子导电率已经提高了，但仍然存在界面接触性和稳定性问题。
3 金属锂的可充性问题。在固态电解质中，锂表面同样存在粉化和枝晶生长问题。其循环性，甚至安全性等还需要研究。
4 制造成本偏高。
基于上述问题，真正意义上的全固态金属锂电池技术，现在仍然存在技术不确定性，是不成熟的。现存或者有突破的，有性能优势和产业化前景的，主要是固态锂离子电池。
固态锂离子电池跟全固态锂电池有什么区别呢?
固态电池，不一定是全都是固态电解质，是液态跟固态混合的，看混合的比是多大。真正的固态锂离子电池，其电解质是固态，但在电芯中有少量的液态电解质;
所谓半固态电池，就是固态电解质、液态电解质各占一半，或者说电芯的一半是固态的、一半是液态的。据此还有准固态电池，就是主要为固态、少量是液态。
现在固态锂电池持续升温，美国、欧洲、日本、韩国、我国，都在投入。
其中美国以小公司，创业型公司为主，立足于颠覆性技术。美国有两家初创公司成绩不俗，一个是S-akit3，续驶里程能到500公里，一个Solid—State，还有一家公司被宝马等几家大公司投资了。
日本基本上是固态锂离子电池，最著名的丰田。丰田固态锂离子电池将在2022年实现商品化。丰田固态锂离子电池的负极是石墨类，硫化物电解质，高电压正极，单体电池容量15安时，电压是十几V的那种，2022年实现商品化。
韩国是石墨类负极，不是金属锂负极。
中、日、韩的情况是类似的，因为我们国内已经有了上规模的锂离子电池的产业链，所以要延续固有的技术路线，不要推倒重来，为技术创新而浪费资源。
与续驶里程相比，电耗更须关注
根据上面的进展分析，以欧阳明高为代表的专家组对技术电池技术的发展趋势判断做了一次优化迭代具体如下，供行业参考。
2020年，比能量300瓦时/公斤、比功率1000瓦时/公斤，循环1000次以上，成本0.8元/瓦时以内，所对应的材料是高镍三元。我们国内现在正在从镍：钴：锰比例3：3：3转向6：2：2，就是高镍，镍变成6，再转变到8：1：1，镍变成8，钴进一步降到1，甚至钴进一步降到0.5。负极要从碳负极向硅碳负极转型。这是我们当前的技术变革。
到2025年，正极材料方面进一步提升性能，包括富锂锰基材料和其他材料。我们2020~2025年，从300瓦时/公斤—400瓦时/公斤，每瓦时成本从0.6元到0.8元。对应的纯电动轿车合理里程约为300—400公里。
到2030年，专家们希望在电解质方面取得突破，同时固态电池实现规模产业化，电池单体比能量有望冲击500瓦时/公斤。2030年，常规的性价比车型应该可以达到500公里以上。
所有这些，都需要其它技术的配合。因此，欧阳明高教授表示，他目前关注的已经不是行驶里程，而是电动车的电耗问题，这也是当前整车集成技术的核心问题。
尤其纯电动汽车过冬，目前仍旧是一个未能完全解决的问题，这当中包括低温对电池的影响，还有取暖消耗功率偏大等。
